[发明专利]快闪存储器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快闪存储器件及其制造方法。

背景技术

通常，即使在电源关断时，非易失性存储器(例如快闪存储器)也不会丢失存储在其中的数据。因此，快闪存储器被广泛应用于个人电脑(PC)的Bios、机顶盒、打印机及网络服务器等以存储数据。近来，快闪存储器还普遍用于数字相机和便携电话。

快闪存储器是以块单位而不是以字节单位执行擦除和编程操作的EEPROM。典型的快闪存储器包括具有多个存储单元的存储阵列。每个存储单元包括能够保持电荷的浮置栅极场效应晶体管(FET)。单元中的数据取决于浮置栅极中的电荷。所述单元被划分为多个区段，这些区段被称为“擦除块”。典型地以“NOR”架构(每个单元直接连接到位线)或“NAND”架构(单元准备成单元的“串”，使得每个单元间接连接到位线，并且串中的其它单元必须被激活以用于接入)的形式设置快闪存储阵列的存储单元。通过对浮置栅极充电，擦除块中的每个单元可以随机地进行电编程。通过块擦除操作，可以从浮置栅极中擦除电荷，并且可以一次性地擦除擦除块中的所有浮置栅极存储单元。

近来，NROM(氮化物只读存储器)被广泛用作快闪存储器。NROM具有快闪存储器的某些特性，而不需要用于快闪存储器的复杂制造工艺。通过标准CMOS工艺，可以实现NROM集成电路。由于存储器的内部器件特性，一些NROM存储单元可以存储多个数据位(例如，每个单元中2位)。

图1是平面型NROM快闪存储器件的剖视图。

参考图1，NROM器件包括半导体衬底10，其上形成有源极区11和漏极区13。ONO图案16包括形成于源极区11和漏极区13之间的氧化物层16c、氮化物层16b和氧化物层16a，控制栅极15形成于ONO图案16上。ONO图案16的氮化物层16b用作为捕获层(trapping layer)19，用于捕获来自沟道的电荷。

NROM存储单元的结构与MOSFET晶体管的结构相似，栅极15通过ONO图案16与沟道、源极和漏极隔离。被隔离的捕获层埋入ONO图案16中。当NROM存储单元/晶体管被选中或激活时，有电流流动。捕获层中捕获的电荷依据NROM晶体管的操作方向(沟道中的电流流动)对电流量施加影响，由此能够有效地增加或减小NROM晶体管的操作方向中电流的阈值。

根据常规NROM器件的操作，当NROM器件通过HCI(热载流子注入)方式编程以及通过BTBT(带-带通道)热空穴方式擦除时，由于电子和空穴的不同的分布，电子和空穴堆叠在不同的区域。

由于上述不同的分布，捕获的电荷可以被侧向扩散，使得可能降低保持阈值电压(Vt)特性。随着周期的重复，编程Vt逐渐增加并且擦除Vt逐渐降低，使得Vt窗口逐渐变窄。

也就是说，在典型的NROM快闪存储器件中，在捕获层中捕获到电荷之后，电荷的位置不发生改变，所以即使电子和空穴的捕获位置发生轻微改变，也会改变器件特性并且会使可靠性降低。

发明内容

实施例提供一种通过自对准方式制造的双位型NROM快闪存储器及其制造方法。

实施例提供一种NROM快闪存储器件及其制造方法，其中多晶硅用作捕获层，使得可以以更高的速度执行编程和擦除操作，能够加宽阈值电压(Vt)窗口，并且提高保持特性。

根据实施例的快闪存储器件包括多个位线，埋入衬底中并且沿一个方向以规则间距彼此间隔开；浮置栅极，在衬底上每个位线的两侧对准；以及多个字线，与多个位线交叉并以规则间距彼此间隔开。

根据实施例的快闪存储器件的制造方法包括：在衬底上形成自对准浮置栅极，通过在浮置栅极之间注入杂质形成位线，以及形成与位线交叉的字线。

根据实施例的快闪存储器件的制造方法包括步骤：在硅衬底上形成氮化物层图案；通过使氧化其上具有氮化物层图案的硅衬底氧化从而形成通道氧化物层(tunnel oxide layer)；在氮化物层图案的侧壁处形成浮置栅极，浮置栅极形成在通道氧化物层上；从浮置栅极之间移除氮化物层图案；通过向已经移除氮化物层图案的硅衬底上注入杂质而形成位线；在具有浮置栅极和位线的硅衬底的整个表面之上形成ONO层；以及在ONO层上形成多个字线，使得字线与位线交叉并且以规则间距彼此间隔开。

附图说明

图1是显示平面型NROM快闪存储器件的剖面图；

图2-图11是显示根据实施例的快闪存储器件的制造过程的剖面图；

图12是图11中的局部放大图；

图13是根据实施例的快闪存储器件的一部分的平面图；以及